(57)【要約】【課題】  熱放出性に優れた半導体レーザの製造方法を提供する。【解決手段】  複数の素子を並設してなるレーザダイオードバー１１を第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３間に挟持させて半導体レーザの組み立てを行う。固定治具１８によりレーザダイオードバー１１の両端部分を保持したのち、レーザダイオードバー１１と第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３との相対的な位置合わせを行う。そののち、レーザダイオードバー１１と第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３とを同時に加熱し圧着させて、接合させる。そののち、レーザダイオードバー１１のはみ出し部分をヒートシンク幅に合わせて切除する。互いに位置ずれすることなく、レーザダイオードバー１１の湾曲形状が矯正され、２つの接合面を実質的に平行にすることができると共に互いの密着性が向上する。【選択図】図１
2005135933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子を並設してなるレーザダイオードバーを一対のヒートシンク間に挟持させて半導体レーザの組み立てを行う半導体レーザの製造方法であって、
前記レーザダイオードバーを保持する工程と、
前記レーザダイオードバーと前記ヒートシンクとの相対的な位置合わせを行う工程と、  前記レーザダイオードバーと前記ヒートシンクとを同時に加熱し圧着することにより互いに接合させる工程と、  
前記レーザダイオードバーを所定の形状に加工する工程と
を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。      
【請求項２】
前記レーザダイオードバーの幅を前記ヒートシンクの幅よりも長くすると共に、前記レーザダイオードバーのはみ出し部分を利用して前記レーザダイオードバーを固定する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項３】
前記はみ出し部分を固定治具により保持することにより前記レーザダイオードバーを固定する
ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項４】
前記固定治具を、熱伝導率が前記ヒートシンクよりも小さな材料で構成する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項５】
前記レーザダイオードバーと前記ヒートシンクとの相対的な位置合わせを行う際に、前記固定治具により固定されたレーザダイオードバーを位置合わせの基準とする
ことを特徴とする請求項３記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
前記レーザダイオードバーと前記ヒートシンクとの相対的な位置合わせを行う際に、前記ヒートシンクのうちの一方を位置合わせの基準とする
ことを特徴とする請求項３記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項７】
前記レーザダイオードバーと前記ヒートシンクとを接合させる際に、前記レーザダイオードバーの湾曲形状を直線状に矯正する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項８】
前記レーザダイオードバーを所定の形状に加工する際に、前記ヒートシンクの間に挟持された前記レーザダイオードバーのはみ出し部分をヒートシンク幅に合わせて切除する
ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項９】
前記レーザダイオードバーを所定の形状に加工する際に、前記ヒートシンクの間に挟持された前記レーザダイオードバーのはみ出し部分をヒートシンク幅に合わせてけがきを入れて切除する
ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の素子を並設してなる、所謂レーザダイオードバーに放熱用のヒートシンクを接合することにより半導体レーザの組み立てを行う半導体レーザの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザの発光領域は、現在、青紫色の短波長領域まで拡大されており、光通信、高密度光記録あるいはディスプレイへの応用が期待されている。このように発光領域が拡大する一方で、動作電流の低減化、低ノイズ化、低コスト化、さらに高出力、高速動作、且つ高温動作時の信頼性などの問題があり、既に半導体レーザが使用されている応用機器においても改善していかなければならない課題が多く残されている。特に、発熱に関連する問題については、半導体レーザの多方面に渡る利用を制限している。この発熱に関する問題は、半導体レーザの単位面積あたりの大きな発生熱と関連しており、熱循環によって接合温度の上昇および応力の発生などの現象が引き起こされる。接合部分の動作温度が上昇するに従って、発光出力、発光効率および半導体レーザの寿命などが低下し、さらに、半導体レーザから生じる光の波長を長波長化させるという問題がある。
【０００３】
この半導体レーザから生じた光の波長は、半導体レーザの接合温度の関数であることから、特定の出力が望まれる場合、接合温度を一定に維持することが必要である。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧロッドまたはスラブをポンプするために使用されるＡｌＧａＡｓレーザダイオードの接合温度における３．５℃から４．０℃の差毎に対して、波長は１ｎｍシフトする。従って、接合温度を適切な温度に制御することが必要である。
【０００４】
これらの問題を引き起こす半導体レーザの発熱を制御する方法として、例えば、半導体レーザをシリコン（Ｓｉ）などの基台にサブマウントして、さらにヒートシンクに接合する方法が用いられている。また、半導体レーザのｎ型およびｐ型の両電極にヒートシンクをそれぞれ接合して、発生する熱を放出させる方法もある。一般に、半導体レーザの構成要素の一つであるレーザダイオードバーは、その形成プロセスに起因する固有の湾曲形状を有している。この湾曲した半導体レーザと２つのヒートシンクとを密着させて接合する方法として、２つのヒートシンクの間にスペーサを挟持させ、これにより生じた隙間にレーザダイオードバーを配置して、予めヒートシンクにコーティングしてある半田を融解させて接合する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−３４０５８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レーザダイオードバーのｎ型およびｐ型の両電極にヒートシンクを同時に半田で接合する場合、従来の方法ではレーザダイオードバーを固定することなくレーザダイオードバーの自立に頼って接合しているため、傾斜したり位置ずれなどが起こるなどの問題があった。また、レーザダイオードバーが湾曲しているため、レーザダイオードバーとヒートシンクとを接合する際には、半田密着性を向上させるために半田量を多くしなければならないという問題があった。このようなことから、放熱の効率低下を引き起こし、ヒートシンクの放熱効果が最大限に発揮できないという問題が生じ、それが半導体レーザの特性劣化を引き起こす原因ともなっていた。  
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、位置ずれを生ずることなくレーザダイオードバーに２つのヒートシンクを接合することができ、且つ、良好な密着性を得ることができると共に半田量の低減化を図ることができ、さらにはヒートシンクの放熱効果を最大限に発揮し、特性劣化を防止することのできる半導体レーザの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による半導体レーザの製造方法は、複数の素子を並設してなるレーザダイオードバーを一対のヒートシンク間に挟持させて半導体レーザの組み立てを行うに際し、レーザダイオードバーを保持する工程と、レーザダイオードバーとヒートシンクとの相対的な位置合わせを行う工程と、レーザダイオードバーとヒートシンクとを同時に加熱し圧着することにより互いに接合させる工程と、レーザダイオードバーを所定の形状に加工する工程とを含むものである。
【０００８】
本発明による半導体レーザの製造方法では、レーザダイオードバーが固定治具等により保持されたのち、レーザダイオードバーとヒートシンクとの相対的な位置合わせが行われる。そののち、レーザダイオードバーとヒートシンクとが同時に加熱、圧着されて互いに接合され、次いで、レーザダイオードバーが所定の形状に加工される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体レーザの製造方法によれば、レーザダイオードバーを一対のヒートシンク間に挟持させて半導体レーザの組み立てを行うに際し、固定治具などによりレーザダイオードバーを保持したのち、レーザダイオードバーとヒートシンクとの相対的な位置合わせを行い、そののち、レーザダイオードバーとヒートシンクとを同時に加熱し圧着するようにしたので、互いに位置ずれすることなく、レーザダイオードバーの湾曲形状を矯正し、かつ、レーザダイオードバーと一対のヒートシンクとの間の２つの接合面を平行にすることができ、互いの密着性が向上し、接合材（半田量）を少なくすることができる。また、２つのヒートシンクを同じ温度で加熱し接合させることができるので、作業工程が簡略化される。
【００１０】
特に、レーザダイオードバーの幅をヒートシンクの幅よりも長くすると共に、そのレーザダイオードバーのはみ出し部分を利用してレーザダイオードバーを固定し、さらに、後続の半導体レーザの加工工程において、ヒートシンクの幅に合わせてレーザダイオードバーのはみ出し部分を切除することにより、常に接合面積を最大にすることができ、よって従来の半導体レーザよりも熱放出性に優れた半導体レーザを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１乃至図３は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を表している。本実施の形態の半導体レーザ１０は、レーザダイオードバー１１の両面に、第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３が一体化されるもので、レーザダイオードバー１１と、第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３とはそれぞれ半田層１４を介して接合される。
【００１３】
レーザダイオードバー１１は、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）などからなる基板上にＭＯＣＶＤ法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属気相成長）などの方法により複数の素子を並設したものであり、基板側から順にｎ型半導体層，活性層（発光層），ｐ型半導体層およびｐ型コンタクト層を積層したのち、真空蒸着法などでｐ型コンタクト層上にｐ型電極、基板の裏面にｎ型電極を形成したものである。このレーザダイオードバー１１は、例えば、厚さ１００μｍおよび奥行き５００μｍ〜９００μｍ程度の矩形形状を有し、第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３で挟持される部分の長さは１０ｍｍである。但し、このレーザダイオードバー１１は、組み立て前においては第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３から左右にそれぞれ１ｍｍ〜２ｍｍの長さだけはみ出す程度の長さを有している。
【００１４】
第１ヒートシンク１２には図３に示したようにｎ側電極端子１５が素子の個数と同数の金（Ａｕ）ワイヤ１６で接続され、同様に第２ヒートシンク１３にはｐ側電極端子１７が接続されている。
【００１５】
第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３は、例えば銅（Ｃｕ）などの電気的および熱的な伝導性を有する材料から形成される。熱伝導性は、レーザダイオードバー１１から発せられる大量の強熱を放出させ、レーザダイオードバー１１を適当な温度に維持するために必要な特性であり、また、電気伝導性は、電流をレーザダイオードバー１１に効率良く伝導させるために必要な特性である。  
【００１６】
このような構成を有する半導体レーザ１０は、レーザダイオードバー１１を固定治具１８を用いて保持し固定したのち、レーザダイオードバー１１と第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３それぞれとの相対的な位置合わせを行い、その状態で、レーザダイオードバー１１と第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３とを同時に加熱しながら圧着し、その後、レーザダイオードバー１１を所定の形状に加工することによって組み立てられる。以下、図１ないし図３を参照してより具体的に説明する。
【００１７】
まず、図１に示したように、レーザダイオードバー１１を固定治具１８により保持し固定する。この固定治具１８は、例えば万力のような保持機構を有するものであればよいが、本来、第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３を通じて伝導されるべき熱がこの治具自身を介して伝導されるのを防止し、後続の加熱工程における加熱効率を上げるために、ヒートシンクよりも熱伝導率の小さな材質（例えば，タングステンカーバイド：ＷＣ）により形成されていることが望ましい。なお、より加熱効率を上げるためには、固定治具１８に発熱機構を付加するようにしてもよい。一方、第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３は、吸着ピン（図示せず）などで保持する。続いて、このように固定治具１８により保持されたレーザダイオードバー１１を位置合わせの基準として、レーザダイオードバー１１の上下において第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３の位置合わせを行う。
【００１８】
位置合わせがなされた後、図２に示したように、半田層１４が融解する温度例えば２３０℃以上２５０℃以下程度で加熱すると共に、レーザダイオードバー１１に対して第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３を加圧板（図示せず）等により同時に圧着し接合させる。このとき上述のように固定治具１８の熱伝導率が小さいので、加えた熱は固定治具１８から放出されることなく、効果的に半田層１４に加えられる。
【００１９】
第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３の接合が完了すると、固定治具１８が保持していたレーザダイオードバー１１のはみ出し部分をヒートシンク幅に合わせて切除する。このときレーザダイオードバー１１の厚みが薄い場合はけがきを入れずにそのまま切除することができるが、厚い場合にはけがきを入れて切除すればよい。
【００２０】
最後に、図３に示したように、このように組み立てたヒートシンク付きレーザダイオード１９を、実装基板上に配置し、さらに第１ヒートシンク１２とｎ側電極端子１５とを、レーザダイオードバー１１に含まれる素子の個数と同数の金（Ａｕ）ワイヤ１６でワイヤボンディングにより接続し、これと同様に、ｐ側電極端子１７と第２ヒートシンク１３とを接続させる。
【００２１】
このように本実施の形態では、レーザダイオードバー１１を固定治具１８により固定したのち、この固定されたレーザダイオードバー１１と第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３とを同時に加熱すると共に圧着して接合させるようにしたので、位置ずれすることがなく、また、レーザダイオードバー１１が湾曲していてもその形状が直線状に矯正され、レーザダイオードバー１１と第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３との２つの接合面が平行になる。これにより、半田層１４によるレーザダイオードバー１１と第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３との密着性が向上し、且つ、半田の量を少なくすることができる。
【００２２】
更に、第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３を同時に接合させるようにしたので、融解温度が同じ半田層１４によって接合させることができ、よって作業工程の簡略化も図ることができる。加えて、レーザダイオードバー１１の加工工程において、ヒートシンクの幅に合わせてレーザダイオードバー１１のはみ出し部分を切除するようにしたので、常に接合面積を最大に形成することができ、密着性が向上する。また、厚みが１００μｍ程度の薄いレーザダイオードバーであれば、けがきを入れずに切除することも可能である。以上により、熱放出性に優れた半導体レーザを得ることができる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を表す断面図である。なお、基本的な構成については、第１の実施の形態と同様であるので同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。上記実施の形態では、レーザダイオードバー１１に対して第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３を接合させる際に、固定治具１８により固定されたレーザダイオードバー１１を位置合わせの基準としたが、本実施の形態では、基板２０上の所定の位置に第１ヒートシンク１２を予め設置しておき、この第１ヒートシンク１２を位置合わせの基準とするものである。
【００２４】
すなわち、まず、固定治具１８に保持されたレーザダイオードバー１１を、固定治具１８と共にＸ−Ｙ軸方向に移動させることにより、第１ヒートシンク１２の接合面に対して位置合わせする。次いで、吸着ピンなどで保持された第２ヒートシンク１３を第１ヒートシンク１２と重なるように位置合わせする。位置合わせの後は、第１の実施の形態と同様に、同時に加熱し圧着することによりレーザダイオードバー１１に対して第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３を接合させる。
【００２５】
但し、本実施の形態では、予め第１ヒートシンク１２の裏面１２Ａが基板２０に接合されているため、加熱温度はここに使われている半田層等の融解温度よりも低くする必要がある。接合工程以降の工程は第１の実施の形態と同様である。
【００２６】
このように本実施の形態では、基板２０上に予め第１ヒートシンク１２を固定しておき、これを位置合わせの基準とすることによりレーザダイオードバー１１と第１ヒートシンク１２および第２ヒートシンク１３とを接合させるようにしたので、この接合の際、第２ヒートシンク１３側から加重をかけると基板２０側からの反作用により加重と同一の大きさの抗力がレーザダイオードバー１１に加わる。従って、レーザダイオードバー１１の湾曲状態が矯正され、第１の実施の形態と同様に接合面同士を互いに平行にすることができる。その他の作用効果は第１の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００２７】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、ヒートシンク材は必ずしも銅（Ｃｕ）である必要はなく、熱伝導率の高い鉄（Ｆｅ）などを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を表す図である。
【図２】図１に続く工程を説明するための図である。
【図３】図２に続く工程を説明するための平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を説明するため図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０…半導体レーザ、１１…レーザダイオードバー、１２…第１ヒートシンク、１２Ａ…裏面、１３…第２ヒートシンク、１４…半田層、１５…ｎ側電極端子、１６…金（Ａｕ）ワイヤ、１７…ｐ側電極端子、１８…固定治具、１９…ヒートシンク付レーザダイオード、２０…基板
【図１】
2005135933.tif 000003
【図２】
2005135933.tif 000004
【図３】
2005135933.tif 000005
【図４】
2005135933.tif 000006